Ηλιακές κυψέλες από βολφράμιο αντί για πυρίτιο

Γνωστό και ως διχαλκογονίδιο μετάλλου μεταπτώσεως ή ηλιακή κυψέλη TMD, το εν λόγω υλικό διαθέτει υψηλότερους συντελεστές απορρόφησης και ιδιότητες ημιαγωγού, σε σύγκριση με το πυρίτιο.

Η αυξανόμενη ζήτηση για καθαρότερη και πιο πράσινη ενέργεια έχει αυξήσει τις αιολικές και ηλιακές εγκαταστάσεις παγκοσμίως. Ενώ οι ανεμογεννήτριες μεγαλώνουν διαρκώς και μετακινούνται στα ανοιχτά της θάλασσας, τα ηλιακά πάνελ προσφέρουν την ευελιξία των εγκαταστάσεων ακόμη και σε πολυσύχναστους χώρους, όπως οι πόλεις.

Για χρόνια, οι διαφανείς ηλιακοί συλλέκτες διαφημίζονται ως τα επόμενα παράθυρα, επιτρέποντας στο φως να εισέρχεται στα κτίρια και να χρησιμεύουν ως πηγές παραγωγής ενέργειας. Ένα σημαντικό εμπόδιο σε αυτή την προοπτική ήταν η αδιαφάνεια των ηλιακών συλλεκτών, η οποία θα μπορούσε να λυθεί με ηλιακές κυψέλες TMD.

Η τεχνολογία TMD είναι ιδιαίτερα αποδοτική, καθώς έχει υψηλότερους συντελεστές απορρόφησης. Παράλληλα, το TMD είναι δισδιάστατο, με αποτέλεσμα το υλικό να είναι πολύ εύκαμπτο και να μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην αρχιτεκτονική, την αεροδιαστημική, ακόμα και σε φορητές συσκευές, όπου ένα ελαφρύ και ημιδιαφανές ηλιακό στοιχείο θα μπορούσε να είναι αποτελεσματικό.

Ωστόσο, η διαδικασία παραγωγής ηλιακών κυψελών TMD θα μπορούσε να είναι πιο ευνοϊκή για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.

Ερευνητές στο Stanford και στο Imec στο Βέλγιο συνεργάστηκαν για να αναπτύξουν μια νέα τεχνική παραγωγής TMD που μπορεί να παράγει φιλμ βολφραμίου (WSe2) σε κλίμακα γκοφρέτας με δομή στρώσεων τύπου van der Waals.

Αυτή η τεχνική αύξησε τη διάρκεια ζωής του φορτίου του υλικού στα 144 ns, που είναι 14 φορές καλύτερο από οποιοδήποτε φιλμ TMD που είχε παραχθεί μέχρι σήμερα, σύμφωνα με τους ερευνητές.

Όπως δήλωσαν οι ίδιοι, βελτιώνοντας το ντόπινγκ και τις επαφές, η ηλιακή κυψέλη μπορεί να φτάσει σε απόδοση μετατροπής ενέργειας 22,3%. Αυτό το ποσοστό είναι συγκρίσιμο με τις εμπορικά διαθέσιμες ηλιακές τεχνολογίες και ανοίγει το δρόμο για την ευρεία χρήση των εύκαμπτων ηλιακών κυψελών σε διάφορες εφαρμογές.

Οι ερευνητές πρόσθεσαν ότι η μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των ηλιακών κυψελών WSe2 θα μπορούσε να προσφέρει ισχύ 64 W ανά γραμμάριο σε μια συσκευασμένη κυψέλη ή έως 3 W ανά γραμμάριο σε μια ηλιακή μονάδα. Η διαδικασία παραγωγής, η οποία δεν είναι μόνο απλή, αλλά και χαμηλού κόστους, υπόσχεται ένα νέο μέλλον για τα φωτοβολταϊκά και τη νανοηλεκτρονική τεχνολογία.